負性光刻膠圖形化膜層的制備方法與流程
[0001]
本發明屬于半導體制造領域，特別是涉及一種可用于代替聚酰亞胺(pi)的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法。
背景技術：
[0002]
微機電系統(mems)是一個以探索微小世界為目標，以微小為特征，多學科、多領域交叉的新興學科，主要研究微型機電裝置，包括微傳感器、微致動器等。mems工藝由集成電路工藝發展而來，然而卻突破了集成電路的表面加工上藝，實現了體加工工藝，可實現各種各樣的微結構。mems工藝主要包括清洗、氧化、擴散、光刻、腐蝕、氣相沉積、封裝等。聚酰亞胺是一種高分子材料，具有耐高溫、絕緣性能好、化學性質穩定等特點，在工業中廣泛應用。隨著mems技術的不斷發展，需要更多具有高性能的材料，聚酰亞胺由于具有滿足mems工藝的一些特別性能，是一種用于制作鈍化膜和絕緣層等的很好材料。
[0003]
正性光刻膠的特點是：在曝光區域，正性光刻膠溶解度增強，會被顯影液溶解，而在非曝光區域，光刻膠溶解受到抑制，不會被顯影液溶解。負性光刻膠的特點是：在曝光區域，負性光刻膠快速發生光固化反應，不會被顯影液溶解，而在非曝光區域，光刻膠可以被顯影液溶解。
[0004]
由于負性光刻膠因具有見紫外光固化，不需要高溫固化且可以在其上方作業光刻膠阻擋層來刻蝕該層光阻的特點，在半導體集成電路制造過程中可以作為特殊的有機犧牲層代替聚酰亞胺(pi)來支撐結構，并在其上方作業正性光刻膠圖形，通過干法刻蝕將圖形轉移至下層負性光刻膠上。因負性光阻特性特殊，無法使用干法去膠或濕法有機溶劑特地單獨只去除刻蝕后的上層正性光刻膠保留下層負性光刻膠。
技術實現要素：
[0005]
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，以實現一種可以使用負性光刻膠代替聚酰亞胺，并將上層阻擋層去除干凈而不損傷底層負性光刻膠的方法。
[0006]
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，所述制備方法包括步驟：1)提供一基底，在所述基底上形成負性光刻膠層，并對所述負性光刻膠層進行整面性的第一紫外光曝光以固化所述負性光刻膠層，然后烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑；2)于所述負性光刻膠層表面形成正性光刻膠層，并對所述正性光刻膠層進行掩膜版曝光及顯影，以形成圖形化的正性光刻膠層；3)采用干法刻蝕工藝將所述正性光刻膠中的圖形轉移至所述負性光刻膠層；4)對所述正性光刻膠層進行第二紫外光曝光，并采用顯影的方式將所述正性光刻膠去除，以形成負性光刻膠圖形化膜層。
[0007]
可選地，步驟1)所述第一紫外光曝光的能量介于1000mj～2500mj之間。
[0008]
可選地，步驟1)中采用熱盤烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑，其中，采用熱盤烘烤的溫度介于120℃～220℃之間，烘烤時間介于1min～5min之間。
[0009]
可選地，步驟1)中采用烘箱烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑，其中，采用烘箱烘烤的溫度介于100℃～200℃之間，烘烤時間介于15min～1h之間。
[0010]
可選地，步驟4)所述第二紫外光曝光的能量介于1000mj～2500mj之間。
[0011]
可選地，步驟4)采用顯影的方式將所述正性光刻膠去除所采用的顯影液包括四甲基氫氧化銨tmah溶液。
[0012]
可選地，所述四甲基氫氧化銨tmah溶液的濃度介于2.2％～2.5％。
[0013]
可選地，所述基底包括氧化硅襯底以及位于所述氧化硅襯底表面的鋁層。
[0014]
本發明還提供一種如上所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法所制備的負性光刻膠圖形化膜層。
[0015]
如上所述，本發明的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，具有以下有益效果：
[0016]
本發明利用正性光刻膠曝光后可通過顯影去除，負性光刻膠曝光后固化的技術特點，在負性光刻膠涂布后使用紫外光(uv)固化，然后熱盤或烘箱低溫烘烤的方式進一步固化。在負性光刻膠刻蝕完成后，不使用傳統的干法或濕法去膠，而是先使用紫外光曝光，將表面正性光刻膠見光活化，再通過顯影的方式將表面正性光刻膠去除，從而可用負性光刻膠代替聚酰亞胺(pi)，避免聚酰亞胺(pi)所需的高溫固化的過程。
[0017]
本發明提供了一種芯片制造過程中的工藝改良方案，可以采用負性光刻膠代替聚酰亞胺(pi)，使得生產過程中無需高溫烘烤，避免產品受高溫影響損傷，并達到代替聚酰亞胺支撐產品結構的目的。
附圖說明
[0018]
圖1～圖7顯示為本發明的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法各步驟所呈現的結構示意圖。
[0019]
圖8顯示為本發明的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法的步驟流程示意圖。
[0020]
元件標號說明
[0021]
101
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氧化硅襯底
[0022]
102
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鋁層
[0023]
103
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負性光刻膠層
[0024]
104
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正性光刻膠層
[0025]
105
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圖形窗口
[0026]
106
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負性光刻膠圖形化膜層
[0027]
s11～s14
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步驟1)～步驟4)
具體實施方式
[0028]
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0029]
如在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際
制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0030]
為了方便描述，此處可能使用諸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空間關系詞語來描述附圖中所示的一個元件或特征與其他元件或特征的關系。將理解到，這些空間關系詞語意圖包含使用中或操作中的器件的、除了附圖中描繪的方向之外的其他方向。此外，當一層被稱為在兩層“之間”時，它可以是所述兩層之間僅有的層，或者也可以存在一個或多個介于其間的層。
[0031]
在本申請的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的結構可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0032]
需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0033]
本發明專利所需要解決的技術問題：mems制造工藝過程中聚酰亞胺(pi)涂布后需要350℃或以上的高溫固化，mems產品的一些結構在此高溫下，前層結構內部應力變化發生性能衰減，故本發明的目的是使用負性光刻膠代替聚酰亞胺(pi)，由此避免高溫固化的過程。然而，在正性光刻膠作為掩膜進行刻蝕后，由于負性光刻膠的特性，采用干法去除正性光刻膠會將會將底層負性光刻膠一并去除，而濕法有機溶劑去出正性光刻膠會對底層負性光刻膠產生腐蝕。本發明的目的是提供一種使用負性光刻膠代替聚酰亞胺(pi)做阻擋層，并提供將上層正性光刻膠去除，又不影響底層負性光刻膠的方法。
[0034]
如圖1～圖8所示，本實施例提供一種負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，所述制備方法包括步驟：
[0035]
如圖1～圖2所示，首先進行步驟1)s11，提供一基底，在所述基底上形成負性光刻膠層103，并對所述負性光刻膠層103進行整面性的第一紫外光曝光以固化所述負性光刻膠層103，然后烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑。
[0036]
所述基底可以為mems芯片基底，其頂部包括氧化硅襯底101，在本實施例中，先于所述氧化硅襯底101表面形成鋁層102，然后采用旋涂工藝于所述鋁層102表面形成負性光刻膠層103。所述旋涂工藝先在低速旋轉，如300～500rpm轉速的基底上進行滴膠，然后通過高速旋轉如2500～3500rpm轉速下進行甩膠，以使所述負性光刻膠層103均勻覆蓋所述基底。
[0037]
然后，對所述負性光刻膠層103進行整面性的大劑量第一紫外光曝光以固化所述負性光刻膠層103，曝光的能量介于1000mj～2500mj之間。本實施例對所述負性光刻膠層103進行整面性的大劑量曝光，可以保證所述負性光刻膠層103整體固化，提高固化的均勻性。
[0038]
接著，采用熱盤烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑，其中，采用熱盤烘烤的溫度介于120℃～220℃之間，烘烤時間介于1min～5min之間，以增強所述負性光刻膠的黏附性，釋放光刻膠膜內的應力。本實施例采用熱盤烘烤的方式去除溶劑，可有效縮短烘烤時間，提高整體的工藝效率。
[0039]
當然，在另一實施例中，也可以采用烘箱烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑，其
中，采用烘箱烘烤的溫度介于100℃～200℃之間，烘烤時間介于15min～1h之間，以增強所述負性光刻膠的黏附性，釋放光刻膠膜內的應力。采用烘箱烘烤的方式去除溶劑，熱量從烘箱內直接傳遞至所述負性光刻膠中，可提高烘烤的均勻性。
[0040]
在所述負性光刻膠層103涂布后，邊緣的光刻膠有可能涂布不均勻，不能得到很好的圖形，而且容易發生剝離，影響其它部分的圖形，因此，在本實施例中，還包括將所述負性光刻膠邊緣的缺陷去除的步驟。
[0041]
如圖3～圖4所示，然后進行步驟2)s12，于所述負性光刻膠層103表面形成正性光刻膠層104，并對所述正性光刻膠層104進行掩膜版曝光及顯影，以形成圖形化的正性光刻膠層104。
[0042]
例如，可以采用旋涂工藝于所述負性光刻膠層103表面形成負性光刻膠層103，所述旋涂工藝先在低速旋轉，如300～500rpm轉速的基底上進行滴膠，然后通過高速旋轉如2500～3500rpm轉速下進行甩膠，以使所述正性光刻膠層104均勻覆蓋所述負性光刻膠層103。
[0043]
然后，采用掩膜版對所述正性光刻膠層104進行曝光，并采用顯影工藝去除被紫外光照射的部分，形成圖形化的正性光刻膠層104。
[0044]
所述曝光的方法可以為投影式曝光(projection printing)，如掃描步進投影曝光(scanning-stepping project printing)等，以提高整個硅片的尺寸均勻性。
[0045]
如圖5所示，接著進行步驟3)s13，采用干法刻蝕工藝將所述正性光刻膠中的圖形轉移至所述負性光刻膠層103，以在所述負性光刻膠層103中形成圖形窗口105。
[0046]
在所述干法刻蝕過程中，由于所述負性光刻膠層103表面具有正性光刻膠層104作為阻擋，因此，除了被刻蝕去除的部分，在刻蝕過程中不會造成所述負性光刻膠層103的損壞，從而可保證所述負性光刻膠層103的質量。
[0047]
如圖6～圖7所示，最后進行步驟4)s14，對所述正性光刻膠層104進行第二紫外光曝光，并采用顯影的方式將所述正性光刻膠去除，以形成負性光刻膠圖形化膜層106。
[0048]
對所述正性光刻膠層104進行大劑量的曝光，例如，所述第二紫外光曝光的能量可以介于1000mj～2500mj之間，以使得所述正性光刻膠內基團反應，使得可以通過顯影液去除。
[0049]
采用顯影的方式將所述正性光刻膠去除，所述顯影的方法可以整盒硅片浸沒式顯影、、連續噴霧顯影或自動旋轉顯影等。其中，采用顯影(development)的方式將所述正性光刻膠去除所采用的顯影液包括四甲基氫氧化銨tmah溶液。可選地，所述四甲基氫氧化銨tmah溶液的濃度介于2.2％～2.5％。例如，在本實施例中，所述四甲基氫氧化銨tmah溶液的濃度選用為2.38％。具體地，tmah顯影液中的堿與酸中和使曝光后的正性光刻膠層104溶解于顯影液，而未曝光的光刻膠沒有影響，例如，化學放大正性光刻膠中包含的酚醛樹脂以聚對羥基苯乙烯(phs)形式存在，化學放大正性光刻膠中的光酸產生劑(pag)產生的酸會去除phs中的保護基團，從而使phs可以快速溶解于tmah顯影液中。而上述此過程中，四甲基氫氧化銨tmah不會與所述負性光刻膠層103發生反應，使得所述負性光刻膠層103可以完整的保留下來，形成負性光刻膠圖形化膜層106。
[0050]
如圖7所示，本實施例還提供一種如上所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法所制備的負性光刻膠圖形化膜層，其主要包括基底以及位于所述基底上的負性光刻膠圖形
化膜層106。
[0051]
如上所述，本發明的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，具有以下有益效果：
[0052]
本發明利用正性光刻膠曝光后可通過顯影去除，負性光刻膠曝光后固化的技術特點，在負性光刻膠涂布后使用紫外光(uv)固化，然后熱盤或烘箱低溫烘烤的方式進一步固化。在負性光刻膠刻蝕完成后，不使用傳統的干法或濕法去膠，而是先使用紫外光曝光，將表面正性光刻膠見光活化，再通過顯影的方式將表面正性光刻膠去除，從而可用負性光刻膠代替聚酰亞胺(pi)，避免聚酰亞胺(pi)所需的高溫固化的過程。
[0053]
本發明提供了一種芯片制造過程中的工藝改良方案，使用負性光刻膠代替聚酰亞胺(pi)使得生產過程中無需高溫烘烤，避免產品受高溫影響損傷，并達到代替聚酰亞胺支撐產品結構的目的。
[0054]
所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0055]
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
技術特征：
1.一種負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括步驟：1)提供一基底，在所述基底上形成負性光刻膠層，并對所述負性光刻膠層進行整面性的第一紫外光曝光以固化所述負性光刻膠層，然后烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑；2)于所述負性光刻膠層表面形成正性光刻膠層，并對所述正性光刻膠層進行掩膜版曝光及顯影，以形成圖形化的正性光刻膠層；3)采用干法刻蝕工藝將所述正性光刻膠中的圖形轉移至所述負性光刻膠層；4)對所述正性光刻膠層進行第二紫外光曝光，并采用顯影的方式將所述正性光刻膠去除，以形成負性光刻膠圖形化膜層。2.根據權利要求1所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于：步驟1)所述第一紫外光曝光的能量介于1000mj～2500mj之間。3.根據權利要求1所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于：步驟1)中采用熱盤烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑，其中，采用熱盤烘烤的溫度介于120℃～220℃之間，烘烤時間介于1min～5min之間。4.根據權利要求1所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于：步驟1)中采用烘箱烘烤去除所述負性光刻膠中的溶劑，其中，采用烘箱烘烤的溫度介于100℃～200℃之間，烘烤時間介于15min～1h之間。5.根據權利要求1所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于：步驟4)所述第二紫外光曝光的能量介于1000mj～2500mj之間。6.根據權利要求1所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于：步驟4)采用顯影的方式將所述正性光刻膠去除所采用的顯影液包括四甲基氫氧化銨tmah溶液。7.根據權利要求6所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于：所述四甲基氫氧化銨tmah溶液的濃度介于2.2％～2.5％。8.根據權利要求1所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，其特征在于：所述基底包括氧化硅襯底以及位于所述氧化硅襯底表面的鋁層。9.一種如權利要求1～8任意一項所述的負性光刻膠圖形化膜層的制備方法所制備的負性光刻膠圖形化膜層。
技術總結
本發明提供一種負性光刻膠圖形化膜層的制備方法，包括：1)在基底上形成負性光刻膠層，并對負性光刻膠層進行整面性的第一紫外光曝光以固化負性光刻膠層，然后烘烤去除負性光刻膠中的溶劑；2)于負性光刻膠層表面形成正性光刻膠層，并對正性光刻膠層進行掩膜版曝光及顯影；3)采用干法刻蝕工藝將正性光刻膠中的圖形轉移至負性光刻膠層；4)對正性光刻膠層進行第二紫外光曝光，并采用顯影的方式將正性光刻膠去除，以形成負性光刻膠圖形化膜層。本發明提供了一種芯片制造過程中的工藝改良方案，可以采用負性光刻膠代替聚酰亞胺(PI)，使得生產過程中無需高溫烘烤，避免產品受高溫影響損傷，并達到代替聚酰亞胺支撐產品結構的目的。并達到代替聚酰亞胺支撐產品結構的目的。并達到代替聚酰亞胺支撐產品結構的目的。
